JPWO2018051946A1 - Integrated circuit - Google Patents
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Abstract
消費電力の少ない集積回路を提供する。集積回路は、それぞれの一端が入力端子として用いられる複数の第一の配線と、それぞれの一端が出力端子として用いられ、かつ、それぞれが第一の配線の各々と接続される複数の第二の配線と、第二の配線の各々と接続され、かつ、電源又はグランドと接続されるバイアス配線と、第一の配線又はバイアス配線と、第2の配線とを接続する複数のスイッチと、バイアス配線と、電源又はグランドのいずれかとの電気的な接続を選択する選択回路とを備える。Provide an integrated circuit with low power consumption. The integrated circuit includes a plurality of first wirings each end of which is used as an input terminal, and a plurality of second wirings each end of which is used as an output terminal and which is connected to each of the first wirings. A plurality of switches for connecting a wire, a bias wire connected to each of the second wires and connected to a power supply or a ground, a first wire or bias wire, and a second wire, and a bias wire And a selection circuit for selecting an electrical connection with either the power supply or the ground.
Description
本発明は、集積回路に関する。 The present invention relates to integrated circuits.
集積回路の一例として、再構成可能な集積回路が用いられている。再構成可能な集積回路は、内部の設定情報を書き換えることで、様々な論理回路に構成される。このような特徴から、再構成可能な集積回路は、試作品の作成に用いられたり、画像処理や通信等の回路として用いられたりする等、様々な分野で利用されている。 As an example of integrated circuits, reconfigurable integrated circuits are used. The reconfigurable integrated circuit is configured into various logic circuits by rewriting internal setting information. Due to such characteristics, reconfigurable integrated circuits are used in various fields, such as being used to create prototypes and as circuits for image processing, communication, and the like.
また、集積回路に含まれるメモリセルやスイッチとして、抵抗変化素子が用いられつつある。抵抗変化素子は、抵抗変化型不揮発性素子とも呼ばれる。抵抗変化素子は、電圧又は電流の印加等により、抵抗値が高い状態と抵抗値が低い状態との間を遷移する。抵抗変化素子の抵抗値は、不揮発に保持される。集積回路に含まれるメモリセルやスイッチを抵抗変化素子に置き換えることにより、チップ面積や消費電力の低減が可能となる。同様の技術は非特許文献1にも記載されている。
In addition, resistance change elements are being used as memory cells and switches included in integrated circuits. The variable resistance element is also called a variable resistance non-volatile element. The resistance change element transitions between a state of high resistance and a state of low resistance due to application of voltage or current. The resistance value of the variable resistance element is held in a non-volatile manner. By replacing memory cells and switches included in the integrated circuit with resistance change elements, chip area and power consumption can be reduced. A similar technique is also described in
特許文献1には、抵抗変化素子を用いている再構成回路チップの例が記載されている。特許文献1に記載の例では、抵抗変化素子はルーティングスイッチ、或いはメモリとして用いられている。
また、特許文献2から4までの各々には、抵抗変化素子の例が記載されている。特許文献2には、抵抗変化メモリ(ReRAM:Resistive Random Access Memory)の例が記載されている。特許文献3には、相変化メモリ(PRAM:Phase Change Random Access Memory)の例が記載されている。また、特許文献4には、NanoBridge(登録商標)と呼ばれる、固体電解質中に金属原子が作る架橋の生成/消滅を印加電圧で制御することにより抵抗値が変化する抵抗変化メモリが記載されている。
Further,
上述した再構成可能な集積回路を含む集積回路は、消費電力が小さいことが好ましい。すなわち、各先行技術文献を用いた集積回路に対して、消費電力の更なる低減が求められている。 The integrated circuit including the above-described reconfigurable integrated circuit preferably consumes less power. That is, further reduction in power consumption is required for integrated circuits using each prior art document.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、消費電力の少ない集積回路を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main object is to provide an integrated circuit with low power consumption.
本発明の一態様における集積回路は、それぞれの一端が入力端子として用いられる複数の第一の配線と、それぞれの一端が出力端子として用いられ、かつ、それぞれが第一の配線の各々と接続される複数の第二の配線と、第二の配線の各々と接続され、かつ、電源又はグランドと接続されるバイアス配線と、第一の配線又はバイアス配線と、第2の配線とを接続する複数のスイッチと、バイアス配線と、電源又はグランドのいずれかとの電気的な接続を選択する選択回路とを備える。 In the integrated circuit according to one aspect of the present invention, a plurality of first wirings each end of which is used as an input terminal, and an end each of which is used as an output terminal, and each is connected to each of the first wirings And a plurality of second wirings, a plurality of second wirings connected to each of the second wirings, and a plurality of bias wirings connected to the power supply or the ground, the first wiring or the bias wirings, and the second wirings. , A bias wiring, and a selection circuit which selects an electrical connection with either the power supply or the ground.
本発明によると、消費電力の少ない集積回路を提供することができる。 According to the present invention, an integrated circuit with low power consumption can be provided.
本発明の各実施形態について、添付の図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態における集積回路を示す図である。また、図2は、本発明の第1の実施形態における集積回路が用いられる再構成可能集積回路を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an integrated circuit in a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a reconfigurable integrated circuit in which the integrated circuit in the first embodiment of the present invention is used.
図1に示すとおり、本発明の第1の実施形態における集積回路100は、主な要素として、複数の第一の配線110と、複数の第二の配線120と、バイアス配線130と、複数のスイッチ140と、選択回路150とを備える。複数の第一の配線110、複数の第二の配線120及び複数のスイッチ140によって、クロスバースイッチが構成される。
As shown in FIG. 1, the
複数の第一の配線110は、それぞれの一端がクロスバースイッチの入力端子として用いられる。図1に示す例では、複数の第一の配線110として、第一の配線110−1及び110−2の2本の配線が設けられている。第一の配線110−1及び110−2の各々の一端は、それぞれ入力端子IN0及びIN1として用いられる。複数の第二の配線120は、各々が複数の第一の配線110の各々と後述する複数のスイッチ140を介して接続され、かつ、各々の一端がクロスバースイッチの出力端子として用いられる。図1に示す例では、複数の第二の配線120として、第二の配線120−1から120−3の3本の配線が設けられている。第二の配線120−1から120−3の各々の一端は、それぞれ出力端子OUT0からOUT2として用いられる。バイアス配線130は、複数の第二の配線120の各々、電源及びグランドと後述する複数のスイッチ140を介して接続される。バイアス配線130は、選択回路150の選択に応じて、電源の電位又はグランドの電位となる。複数のスイッチ140は、各々が、複数の第一の配線110及びバイアス配線130の各々と、複数の第二の配線120の各々とを接続する。図1に示す例では、複数のスイッチ140として、スイッチ140−1から140−9の9つのスイッチが設けられている。選択回路150は、バイアス配線130と、電源又はグランドとの電気的な接続を選択する。図1に示す例では、選択回路150は、PMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ151、NMOSトランジスタ152及び制御メモリ153を備える。PMOSトランジスタ151又はNMOSトランジスタ152と制御メモリ153とは、選択配線154を介して接続される。
One end of each of the plurality of
本実施形態における集積回路100は、一例として、再構成可能集積回路の一部として適用される。再構成可能集積回路は、ユーザによる回路構成の変更が可能な集積回路であり、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)である。
The
図2は、再構成可能集積回路1の例を示す。図2に示す例では、再構成可能集積回路1は、ルーティングブロック11及びロジックブロック12を規則的に配置して構成される。本実施形態においては、1つのルーティングブロック11及びロジックブロックを含む集積回路の単位をセル10と称する。すなわち、再構成可能集積回路1は、複数のセル10を規則的に配置して構成される。本実施形態における集積回路100は、セル10におけるルーティングブロック11として用いられる。
FIG. 2 shows an example of the reconfigurable integrated
再構成可能集積回路1として複数のセル10が規則的に配置される様子は、図2の(1)として示される。図2の(1)に含まれる個々の正方形状の部位が1つのセル10を示す。図2の(1)に示す例では、再構成可能集積回路1に36個のセル10が含まれている。つまり、この例では、図中の行方向に6行、列方向に6列のセル10が2次元的にアレイ状に配置されている。なお、再構成可能集積回路1に含まれるセル10の数は特に制限されない。
The regular arrangement of the plurality of
個々のセル10の構成の一例は、図2の(2)として示される。ルーティングブロック11は、クロスバースイッチ回路で構成される。すなわち、ルーティングブロック11は、一例として、1つの配線群と、当該1つの配線群と交わる他の配線群と、これらの配線群の各々を接続するスイッチを含む。また、ロジックブロック12は、一例として、LUT(Look Up Table)、フリップフロップ及びマルチプレクサ等を含む。ルーティングブロック11の接続関係やLUT等が適宜設定されることにより、再構成可能集積回路1のユーザが所望する構成の回路が実現される。
An example of the configuration of each
また、ルーティングブロック11の一部分の例は、図2の(3)として示される。この例においては、2本の入力信号線の各々と2本の出力信号線の各々とがスイッチを介して接続されている。集積回路100がルーティングブロック11として用いられる場合には、入力信号線は複数の第一の配線110、出力信号線は複数の第二の配線120、入力信号線と出力信号線とを接続するスイッチはスイッチ140にそれぞれ相当する。なお、ルーティングブロック11に含まれるスイッチは、図2の(4)に示されるように、抵抗変化素子であってもよい。
Also, an example of a portion of the
続いて、本発明の第1の実施形態における集積回路100の各構成要素についての詳細を説明する。
Subsequently, details of each component of the
複数の第一の配線110は、それぞれの一端が入力端子として用いられる。図1に示す例では、複数の第一の配線110として第一の配線110−1及び110−2の2本の配線が設けられている。また、この例では、第一の配線110−1の一端がクロスバースイッチの入力端子IN0として用いられており、かつ、第一の配線110−2の一端がクロスバースイッチの入力端子IN1として用いられている。
One end of each of the plurality of
複数の第二の配線120は、それぞれが第一の配線110の各々と後述するスイッチ140を接続される。また、複数の第二の配線120は、それぞれの一端が出力端子として用いられる。図1に示す例では、複数の第二の配線120として、第二の配線120−1から120−3の3本の配線が設けられている。第二の配線120−1から120−3の各々は、後述するスイッチ140を介して第一の配線110−1及び110−2と接続される。また、第二の配線120−1から120−3の一端は、それぞれクロスバースイッチの出力端子OUT0からOUT2として用いられる。なお、図1に示す例では、第二の配線120の出力端子の各々は、後述するバッファ160と接続される。
Each of the plurality of
バイアス配線130は、複数の第二の配線120の各々と後述するスイッチ140を介して接続される。また、バイアス配線130は、後述する選択回路150に含まれるPMOSトランジスタ151又はNMOSトランジスタ152を介して、電源VDD又はグランドGNDとそれぞれ電気的に接続される。後述のように、バイアス配線130は、選択回路150の選択に応じて、電源VDD又はグランドGNDのいずれかの電位となるように、電源VDD又はグランドGNDと接続される。また、スイッチ140の接続に応じて、複数の第二の配線120の各々は、バイアス配線130の電位と同じ電位とされ得る。すなわち、バイアス配線130が設けられることにより、第二の配線120の出力端子がいわゆるフローティング状態となることが防止される。
The
複数のスイッチ140の各々は、第一の配線110又はバイアス配線130のいずれかと、第二の配線120のいずれかとを接続する。図1に示す例では、スイッチ140−1から140−9までの9個のスイッチ140が設けられている。スイッチ140−1から140−6の各々は、第一の配線110の各々と第二の配線120の各々とを接続する。スイッチ140−7から140−9の各々は、第二の配線120とバイアス配線130とを接続する。
Each of the plurality of
複数のスイッチ140の各々は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)のスイッチでもよいし、抵抗変化素子であってもよい。抵抗変化素子は、上述のように、電圧又は電流の印加等により抵抗値が高い状態と抵抗値が低い状態との間を遷移する。複数のスイッチ140として抵抗変化素子が用いられる場合には、抵抗値が大きい状態がスイッチとして開放された状態(オフ状態)となり、抵抗値が小さい状態が、スイッチとして閉じた状態(オンとなる状態)となる。複数のスイッチ140として抵抗変化素子が用いられることで、集積回路100の消費電力の削減が可能となる。図3は、集積回路100の複数のスイッチ140として、抵抗変化素子141が用いられる場合の例を示す。
Each of the plurality of
選択回路150は、バイアス配線130と、電源VDD又はグランドGNDとの接続を選択する。選択回路150による選択に応じて、バイアス配線130は、電源VDD又はグランドGNDのいずれか一方と電気的に接続される。すなわち、バイアス配線130の電位は、選択回路150による選択に応じて、電源又はグランドの各々に対応して高電位又は低電位のいずれかの電位となる。
The
本実施形態においては、選択回路150は、制御メモリ153と、PMOSトランジスタ151と、NMOSトランジスタ152とを有する。PMOSトランジスタ151又はNMOSトランジスタ152の各々のゲート電極と制御メモリ153とは、選択配線154を介して接続される。PMOSトランジスタ151は、電源VDDとバイアス配線130との間に設けられる。すなわち、PMOSトランジスタ151は、バイアス配線130と電源VDDとの電気的な接続を切り替えるスイッチとして動作する。
In the present embodiment, the
また、NMOSトランジスタ152は、バイアス配線130とグランドGNDとの間に設けられる。すなわち、NMOSトランジスタ152は、グランドとバイアス配線130との電気的な接続を切り替えるスイッチとして動作する。
Also, the
なお、PMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152は、まとめて、バイアス配線130と電源又はグランドとの接続を切り替える選択スイッチと称される場合がある。
The
制御メモリ153は、選択スイッチであるPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152の開閉を制御する。つまり、制御メモリ153は、バイアス配線130と電源VDD又はグランドGNDとのいずれかとが電気的に接続されるようにPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152の開閉を制御する。制御メモリ153に保持される値は、選択配線154を介してPMOSトランジスタ151又はNMOSトランジスタ152の各々のゲート電極へ伝播する。すなわち、制御メモリ153に保持される値に応じて、PMOSトランジスタ151又はNMOSトランジスタ152の開閉が制御される。
The
例えば、制御メモリ153に保持される値が“0”(低電位)である場合には、PMOSトランジスタ151が接続され、NMOSトランジスタ152が遮断される。この場合には、バイアス配線130は、高電位となる。また、制御メモリ153に保持される値が“1”(高電位)である場合には、NMOSトランジスタ152が接続され、PMOSトランジスタ151が遮断される。この場合には、バイアス配線130は、低電位となる。なお、各実施形態の説明では、グランドGNDの電位である低電位に“0”が対応し、電源VDDの電位である高電位に“1”が対応する場合を想定する。
For example, when the value held in the
すなわち、制御メモリ153に保持される値(電位)に応じて、バイアス配線130の接続が変更される。すなわち、制御メモリ153に保持される値(電位)に応じて、バイアス配線130は電源又はグランドのいずれかと電気的に接続される。その結果として、バイアス配線130の電位が高電位又は低電位のいずれかとなる。
That is, the connection of the
なお、上述した選択回路150の構成は一例であり、この他の構成の回路が用いられてもよい。選択回路150は、バイアス配線130と電源又はグランドのいずれか一方とが電気的に接続されるような制御が可能であればよい。また、NMOSトランジスタ152が電源VDDとバイアス配線130との間に設けられ、PMOSトランジスタ151がバイアス配線130とグランドGNDとの間に設けられてもよい。PMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152の各々に代えて、バイアス配線130と電源又はグランドのいずれか一方とを接続するスイッチとして機能する他の素子等が用いられてもよい。また、制御メモリ153の回路の構成は特に制限されさない。PMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152のいずれか一方が電気的に接続されるような制御が可能であれば、制御メモリ153として、メモリとは異なる構成の回路が用いられてもよい。制御メモリ153の回路の例は後述する。
The configuration of the
(集積回路100の動作)
続いて、本実施形態における集積回路100の動作等について、選択回路150の動作を主に説明する。下記の説明では、必要に応じて、集積回路100の動作と、バイアス配線130が電源又はグランドのいずれかと直接に接続されている回路(すなわち、選択回路150に相当する回路を備えない回路)の動作等とを比較する。(Operation of integrated circuit 100)
Subsequently, the operation of the
比較例となるクロスバースイッチ回路の一例を図4に示す。図4に示すクロスバースイッチ回路は、一端が入力となる2本の入力側の配線の各々と、一端が出力となる3本の出力側の配線の各々とがスイッチを介して接続される。図4の例では、入力端子は、“IN0”又は“IN1”として示される。出力端子は、“OUT0”、“OUT1”又は“OUT2”として示される。入力側の配線は集積回路100における複数の第一の配線110に相当し、出力側の配線は集積回路100における複数の第二の配線120に相当する。また、入力側の配線と出力側の配線とを接続するスイッチは、集積回路100における複数のスイッチ140に相当する。図4の例では、スイッチとして例えば抵抗変化素子が用いられる。ただし、スイッチの種類は特に限られない。
An example of the crossbar switch circuit which is a comparative example is shown in FIG. In the crossbar switch circuit shown in FIG. 4, each of two input-side wires whose one end is an input and each of three output-side wires whose one end is an output are connected via switches. In the example of FIG. 4, the input terminal is shown as "IN0" or "IN1". The output terminal is shown as "OUT0", "OUT1" or "OUT2". The wirings on the input side correspond to the plurality of
図4に示すクロスバースイッチ回路では、スイッチ及び配線の抵抗の大きさはゼロではない。そして、これらの抵抗に起因して、出力からの信号の電圧が低下する可能性がある。そこで、図4に示す例では、各々の出力端子にバッファが接続されている。図4に示す例では、バッファは、2つのインバータ回路が直列に接続して構成される。バッファによって、電圧の低下に起因して出力端子から誤った値が出力されることが防止される。 In the crossbar switch circuit shown in FIG. 4, the magnitudes of the switch and wire resistances are not zero. And, due to these resistances, the voltage of the signal from the output may decrease. So, in the example shown in FIG. 4, the buffer is connected to each output terminal. In the example shown in FIG. 4, the buffer is configured by connecting two inverter circuits in series. The buffer prevents the output terminal from outputting an incorrect value due to the voltage drop.
一方、クロスバースイッチ回路では、出力側の配線に接続されたスイッチのいずれもがオフとなる(すなわち、開放された状態となる)場合がある。この場合には、当該配線がフローティング状態となり、電位が不定となる可能性がある。 On the other hand, in the crossbar switch circuit, there are cases where any of the switches connected to the wiring on the output side are turned off (that is, in an open state). In this case, the wiring may be in a floating state and the potential may be unstable.
そこで、図4に示すように、クロスバースイッチ回路に対してバイアス配線が設けられる場合がある。バイアス配線は、電源VDD又はグランドGNDのいずれかに接続される。つまり、バイアス配線は、電源VDD又はグランドGNDのいずれかの電位となる。また、バイアス配線は、出力側の配線とスイッチを介して接続される。そして、入力側の配線と接続されているスイッチの全てがオフである(開放されている)出力側の配線について、バイアス配線と接続するスイッチがオンとなる(すなわち、閉じた状態となる)。このようにスイッチの開閉が定められることで、上述した出力側の配線の出力は高電位又は低電位のいずれかの状態となる。すなわち、バッファに対しては高電位又は低電位の値が入力される。このような動作によって、フローティング状態の発生が回避される。 Therefore, as shown in FIG. 4, a bias wiring may be provided to the crossbar switch circuit. The bias wiring is connected to either the power supply VDD or the ground GND. That is, the bias wiring is at the potential of either the power supply VDD or the ground GND. Further, the bias wiring is connected to the wiring on the output side via the switch. Then, with respect to the wiring on the output side where all the switches connected to the wiring on the input side are off (open), the switch connected to the bias wiring is turned on (that is, in a closed state). By setting the opening and closing of the switch in this manner, the output of the above-described output side wiring is in either the high potential state or the low potential state. That is, the value of high potential or low potential is input to the buffer. Such an operation avoids the occurrence of the floating state.
しかしながら、図4に示すクロスバースイッチ回路では、バイアス配線の存在により、リーク電流が生じる場合がある。図5は、リーク電流が生じる場合の一例が示す。 However, in the crossbar switch circuit shown in FIG. 4, leakage current may occur due to the presence of the bias wiring. FIG. 5 shows an example of the case where a leak current occurs.
図5に示す例では、図4に示す例と同様に、一端が入力となる2本の入力側の配線の各々と、一端が出力となる3本の出力側の配線の各々とがスイッチを介して接続される。図5の例では、入力端子は、“IN0”又は“IN1”として示される。出力端子は、“OUT0”、“OUT1”又は“OUT2”として示される。入力側の配線は集積回路100における複数の第一の配線110に相当し、出力側の配線は集積回路100における複数の第二の配線120に相当する。出力端子の各々には、図示しないバッファが接続されていることを想定する。また、スイッチの種類は特に限られないが、例えば抵抗変化素子である。
In the example shown in FIG. 5, as in the example shown in FIG. 4, each of the two input-side wires whose one end is an input and each of the three output-side wires whose one end is an output are switches. Connected through. In the example of FIG. 5, the input terminal is shown as "IN0" or "IN1". The output terminal is shown as "OUT0", "OUT1" or "OUT2". The wirings on the input side correspond to the plurality of
図5(a)及び(b)は、バイアス配線がグランドGNDに接続されている場合の例である。これらの例では、バイアス配線は低電位となる。また、これらの例において、スイッチS01及びS12がオンとなる場合を想定する。そのため、IN0からOUT0への経路、及びIN1からOUT1への経路が構成される。また、上述したフローティングに関する問題を回避するため、スイッチS20がオンとなると想定する。これによって、出力OUT2は低電位となる。 FIGS. 5A and 5B are examples in which the bias wiring is connected to the ground GND. In these examples, the bias wiring is at a low potential. Further, in these examples, it is assumed that the switches S01 and S12 are turned on. Therefore, a path from IN0 to OUT0 and a path from IN1 to OUT1 are configured. Moreover, in order to avoid the problem regarding the floating mentioned above, it assumes that switch S20 is turned on. As a result, the output OUT2 has a low potential.
この場合に、IN0及びIN1から入力される値が“1”、すなわち、高電位である場合を想定する。この場合には、入力側の配線とバイアス配線との間に電位差が存在する。そのため、図5(a)に示すように、オフの状態にあるスイッチS00、S10、S21及びS22を介したリーク電流が生じる。 In this case, it is assumed that the value input from IN0 and IN1 is "1", that is, a high potential. In this case, a potential difference exists between the wiring on the input side and the bias wiring. Therefore, as shown in FIG. 5A, a leak current is generated through the switches S00, S10, S21 and S22 in the off state.
一方、IN0及びIN1から入力される値が“0”、すなわち、低電位である場合を想定する。この場合には、入力側の配線とバイアス配線との間に電位差はないとみなすことができる。そのため、図5(b)に示すように、オフの状態にあるスイッチS00、S10、S21及びS22を介したリーク電流は生じない。 On the other hand, it is assumed that the value input from IN0 and IN1 is "0", that is, a low potential. In this case, it can be considered that there is no potential difference between the wiring on the input side and the bias wiring. Therefore, as shown in FIG. 5B, no leak current occurs via the switches S00, S10, S21 and S22 in the off state.
また、図5(c)及び(d)は、バイアス配線が電源VDDに接続されている場合の例である。これらの例では、バイアス配線は高電位となる。また、これらの例において、上述した例と同様にスイッチS01及びS12がオンとなる場合を想定する。そのため、IN0からOUT0への経路、及びIN1からOUT1への経路が構成される。また、上述したフローティングに関する問題を回避するため、スイッチS20がオンとなると想定する。これによって、出力OUT2は高電位となる。 5C and 5D show an example in which the bias wiring is connected to the power supply VDD. In these examples, the bias wiring is at a high potential. Further, in these examples, it is assumed that the switches S01 and S12 are turned on as in the example described above. Therefore, a path from IN0 to OUT0 and a path from IN1 to OUT1 are configured. Moreover, in order to avoid the problem regarding the floating mentioned above, it assumes that switch S20 is turned on. As a result, the output OUT2 has a high potential.
この場合に、この場合に、IN0及びIN1から入力される値が“1”、すなわち、高電位である場合を想定する。この場合には、入力側の配線とバイアス配線との間に電位差が存在しないとみなすことができる。そのため、図5(c)に示すように、オフの状態にあるスイッチS00、S10、S21及びS22を介したリーク電流が生じない。 In this case, it is assumed that the value input from IN0 and IN1 is "1", that is, a high potential. In this case, it can be considered that there is no potential difference between the wiring on the input side and the bias wiring. Therefore, as shown in FIG. 5C, the leakage current does not occur through the switches S00, S10, S21 and S22 in the off state.
一方、IN0及びIN1から入力される値が“0”、すなわち、低電位である場合を想定する。この場合には、入力側の配線とバイアス配線との間に電位差が生じている。そのため、図5(d)に示すように、オフの状態にあるスイッチS00、S10、S21及びS22を介したリーク電流は生じる。 On the other hand, it is assumed that the value input from IN0 and IN1 is "0", that is, a low potential. In this case, a potential difference is generated between the wiring on the input side and the bias wiring. Therefore, as shown in FIG. 5D, a leak current is generated through the switches S00, S10, S21 and S22 in the off state.
すなわち、図5に示すクロスバースイッチ回路においては、入力側の配線とバイアス配線との間に電位差が存在する場合にリーク電流が生じる場合がある。より詳しくは、バイアス配線が電源VDDに接続されており、かつ入力側の配線からの入力が“0”(低電位)である場合にリーク電流が生じうる。また、バイアス配線がグランドに接続されており、かつ入力側の配線からの入力が“1”(高電位)である場合にリーク電流が生じうる。 That is, in the crossbar switch circuit shown in FIG. 5, a leak current may occur when there is a potential difference between the wiring on the input side and the bias wiring. More specifically, leakage current may occur when the bias line is connected to the power supply VDD and the input from the line on the input side is "0" (low potential). Also, when the bias wiring is connected to the ground and the input from the wiring on the input side is “1” (high potential), a leak current may occur.
本実施形態における集積回路100は、選択回路150を備えることによって、上述のようにバイアス配線130が電源又はグランドのいずれに電気的に接続されるかを選択可能にする。そして、選択回路150によって、バイアス配線130と、上述した例における入力側の信号に相当する複数の第一の配線110との電位差が生じる可能性を小さくするように選択が行われることで、リーク電流の削減を可能とする。
The
選択回路150が電源又はグランドのいずれを選択するかは、一例として、クロスバースイッチを構成する複数の第一の配線110に対して入力される信号の値に応じて定められる。
Whether the
一例として、入力される信号に“0”が多く含まれる場合には、選択回路150は、バイアス配線130とグランドとを接続するよう選択する。すなわち、選択回路150の制御メモリ153に“1”が保持される。また、入力される信号に“1”が多く含まれる場合には、選択回路150は、バイアス配線130を電源と接続するように選択する。すなわち、選択回路150の制御メモリに“0”が保持される。このように定められることで、バイアス配線130に起因するリーク電流の削減が可能となる。
As an example, in the case where the input signal includes many “0s”, the
(選択回路150によって選択される電位の決定方法)
続いて、選択回路150によって電源又はグランドのいずれが選択されるかの決定方法、すなわち、選択回路150によって選択される電位の決定方法について説明する。より詳しくは、選択回路150の制御メモリ153に保持される値の決定方法について説明する。(Method of Determining Potential Selected by Selection Circuit 150)
Subsequently, a method of determining whether the power supply or the ground is selected by the
なお、選択回路150がいずれを選択するかの決定方法の説明においては、集積回路100が再構成可能集積回路1のセル10に含まれるルーティングブロック11として用いられる場合を想定する。この場合には、例えば、再構成可能集積回路1にて実現される回路の生成と併せて、選択回路150の制御メモリ153に保持される値が決定される。
In the description of the method of determining which
この場合に、制御メモリ153に保持される値は、一例として図6に示すフローチャートのように決定される。図6に示すフローチャートは、例えば1つ以上の回路の設計支援ツール等を用いて行われる。
In this case, values held in the
最初に、再構成可能集積回路1によって実現される回路を記述したファイルが取得される(ステップS101)。この場合に、回路は、例えばVerilog−HDL(Hardware Description Language)やVHDL(VHSIC HDL)等のハードウェア記述言語によって記述される。
First, a file describing a circuit implemented by the reconfigurable
次に、ステップS101にて取得されたファイルに対して、論理合成ソフトウェア等によって論理合成が実行される(ステップS102)。論理合成の結果として、回路要素の間についての接続関係を記述したネットリストが生成される。この場合に、ネットリストに含まれる素子として、ロジックブロック11を構成するLUTやフリップフロップがある。また、ネットリストには、ロジックブロック12に含まれるLUTの真理値についての情報が含まれる。
Next, logic synthesis is performed on the file acquired in step S101 by logic synthesis software or the like (step S102). As a result of logic synthesis, a netlist describing connection relationships between circuit elements is generated. In this case, as elements included in the net list, there are LUTs and flip-flops constituting the
次に、配置配線ツールによって、ステップS102にて生成されたネットリストに基づいて、再構成可能集積回路1における物理的な配置や配線が決定される(ステップS103)。すなわち、配置配線ツールによって、ネットリストに記載された回路要素の再構成可能集積回路1における物理的な配置が決定される。また、回路要素の間の接続関係の情報に基づいて、再構成可能集積回路1に含まれる配線やスイッチのリソースを用いた、物理的な配置が決定された回路要素の間の接続が決定される。また、本ステップの実行結果として、マッピングファイルが出力される。
Next, the physical arrangement and wiring in the reconfigurable
ステップS101からS103までの動作は、一般的なFPGAにて実現される回路の論理合成や配置配線等の処理と同様に行われる。 The operations from step S101 to step S103 are performed in the same manner as processing of logic synthesis and placement and routing of a circuit realized by a general FPGA.
次に、後述するシミュレーションに用いられるHDLファイルが生成される(ステップS104)。HDLファイルは、ステップS103の実行結果として出力されたマッピングファイルを変換することで生成される。生成されたHDLファイルは、クロスバースイッチを構成する複数の第一の配線110の入力端子に関する情報を含む。また、生成されたHDLファイルは、続くステップにおいて実行されるシミュレーションにて用いられる。
Next, an HDL file used for simulation to be described later is generated (step S104). The HDL file is generated by converting the mapping file output as the execution result of step S103. The generated HDL file contains information on the input terminals of the plurality of
次に、先のステップS104にて生成されたHDLを用いてHDLシミュレーションが行われる(ステップS105)。HDLシミュレーションは、一般的なHDLシミュレータによって実行される。 Next, HDL simulation is performed using the HDL generated in the previous step S104 (step S105). HDL simulation is performed by a general HDL simulator.
次に、ステップS105での結果を用いて、クロスバースイッチ回路を構成する複数の第一の配線110の入力端子へ入力される値に含まれる“0”又は“1”が出現する確率の特定が行われる(ステップS106)。つまり、複数の第一の配線110の入力端子へ入力される値の全体に対する “0”又は“1”の各々の割合が求められる。
Next, using the result in step S105, the probability of occurrence of “0” or “1” included in the values input to the input terminals of the plurality of
再構成可能集積回路1に複数のセル10が含まれる場合には、確率の特定は、例えばセル10に含まれる集積回路100に含まれる各々の入力端子に対して行われる。また、後述のように、複数のクロスバースイッチに対して1つの選択回路150が設けられる構成である場合は、選択回路150による制御の対象となる複数の入力端子を単位として確率の特定が行われる。
When the reconfigurable
最後に、選択回路150が電源又はグランドのいずれを選択するかが決定される(ステップS107)。すなわち、選択回路150の制御メモリ153に保持される値が決定される。
Finally, it is determined whether the
例えば、複数の第一の配線110の入力端子に入力される信号に“0”が多く含まれる場合には、選択回路150が、バイアス配線130をグランドと接続するように選択する。すなわち、選択回路150の制御メモリ153には“1”が保持されると決定される。また、複数の第一の配線110の入力端子に入力される信号に“1”が多く含まれる場合には、選択回路150が、バイアス配線130を電源と接続するように選択する。すなわち、選択回路150の制御メモリ153には“0”が保持されると決定される。
For example, when many “0” s are included in the signals input to the input terminals of the plurality of
図7は、選択回路150によって電源又はグランドのいずれを選択するかが決定された場合、すなわち、制御メモリ153に保持される値が決定された場合の一例を示す。図7は、セル10−1から10−16まで、横に4行、縦に4列の16個のセル10が設けられている再構成可能集積回路1の例である。セル10−1から10−16の各々には、クロスバースイッチ回路として、本実施形態における集積回路100が用いられていると想定する。すなわち、図7に示す例では、制御メモリ153−1から153−16までの16個の制御メモリ153が設けられている。そして、上述した手順により、制御メモリ153−1から153−16までの各々に保持される値が決定される。
FIG. 7 shows an example when it is determined by the
図7に示す例において、セル10−1から10−16の各々に含まれるクロスバースイッチ回路の入力端子(すなわち、複数の第一の配線110の入力端子)へ入力された値に含まれる“0”又は“1”の出現の確率は、それぞれP0又はP1と記載される。In the example shown in FIG. 7, the value contained in the value input to the input terminal of the crossbar switch circuit (that is, the input terminal of the plurality of first wires 110) included in each of the cells 10-1 to 10-16 The probability of occurrence of 0 "or" 1 "is described as P 0 or P 1 respectively.
また、セル10−1から10−16の各々について、各々の入力端子に入力される信号に“0”が出現する確率が、“1”が出現する確率と比較して大きい場合には、P0>P1と記される。同様に、セル10−1から10−16の各々について、各々の入力端子に入力される信号に“1”が出現する確率が、“0”が出現する確率と比較して大きい場合には、P0<P1と記される。In each of the cells 10-1 to 10-16, if the probability that "0" appears in the signal input to each input terminal is larger than the probability that "1" appears, P 0 > P 1 is written. Similarly, for each of the cells 10-1 to 10-16, if the probability that "1" appears in the signal input to each input terminal is greater than the probability that "0" appears, It is written that P 0 <P 1 .
そして、セル10に関して、“0”又は“1”の出現の確率がP0>P1との関係になる場合には、当該セル10に含まれる制御メモリ153に保持される値は“1”となる。また、セル10に関して、“0”又は“1”の出現の確率がP0<P1との関係になる場合には、当該セル10に含まれる制御メモリ153に保持される値は“0”となる。Then, in the case where the probability of occurrence of “0” or “1” in the
図7に示す例では、セル10−1から10−16の16個のセルのうち、11個のセル10に含まれる制御メモリ153に保持される値が“1”となっている。また、セル10−1から10−16の16個のセルのうち、残りの5個のセル10に含まれる制御メモリ153に保持される値が“0”となっている。
In the example shown in FIG. 7, the value held in the
(制御メモリの配置)
上述のように、図2に示す再構成可能集積回路1には、一般に複数のセル10が設けられる。すなわち、本実施形態における集積回路100が、再構成可能集積回路1のセル10に含まれるルーティングブロックとして用いられる場合、再構成可能集積回路1には、複数の集積回路100が含まれる。そして、この場合には、上述の図7の例のように、複数の集積回路100の各々に対して選択回路150の制御メモリ153が設けられる。(Placement of control memory)
As mentioned above, the reconfigurable
図7に示す例では、セル10の各々に制御メモリ153が設けられる場合には、セル10のルーティングブロック11を構成する個々のクロスバースイッチへの入力に応じて制御メモリ153に保持される値が決定される。すなわち、個々のクロスバースイッチへの入力に応じてバイアス配線130の電位が定められる。したがって、リーク電流の削減効果は大きくなる。しかしながら、図7に示す例では、個々のセル10に制御メモリ153が備えられる。したがって、制御メモリ153が面積の観点でオーバーヘッドとなる場合がある。
In the example shown in FIG. 7, when the
そこで、複数の集積回路100を有する回路に含まれる選択回路の制御メモリ153の配置として、図7の例とは異なる種々の例が想定される。すなわち、複数の集積回路100が含まれる場合に、例えば複数の集積回路100に対して1つの制御メモリ153が配置される場合が想定される。
Therefore, various examples different from the example of FIG. 7 are assumed as the arrangement of the
図8から図11を用いて、制御メモリ153の配置例について説明する。図8から図11に示す例においては、16個のセル10がアレイ状に配置されて再構成可能集積回路1が構成される場合を想定する。図8から図11に示す例では、一例として、1つのセルが明示的に示されている。そして、セル10のルーティングブロック11として集積回路100が用いられる場合を想定する。すなわち、集積回路100の制御メモリ153を除く要素が各々のセル10に含まれている。なお、図8から図11に示す例においては、再構成可能集積回路1に含まれるセル10の数は特に制限されない。
An arrangement example of the
図8は、再構成可能集積回路1に含まれるセル10の各々の列に対して1つの制御メモリ153が設けられる場合の例を示す。すなわち、図8に示す例では、制御メモリ153−1から153−4の4つの制御メモリ153が設けられている。制御メモリ153−1から153−4は、選択配線154−1から154−4の各々を介して制御の対象となるセル10の各々に含まれる集積回路100のPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152の各々と接続される。つまり、セル10の各々に含まれる集積回路100のPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152は、制御メモリ153−1から153−4のいずれかの値に基づいて開閉が制御される。この場合、制御メモリ153が制御の対象とする、各々の列のセル10が有するクロスバースイッチへの入力に含まれる“0”又は“1”の出現の確率に基づいて、各々の制御メモリ153に保持される値が定められる。
FIG. 8 shows an example where one
図8に示す例では、最も左又は最も右の2つの列に対して設けられた制御メモリ153には“0”が保持される。また、この例では、中央の2つの列に対して設けられた制御メモリ153には“1”が保持される。
In the example shown in FIG. 8, “0” is held in the
図9は、再構成可能集積回路1に含まれるセル10の各々の行に対して1つの制御メモリ153が設けられる場合の例を示す。図9に示す再構成可能集積回路1は、制御メモリ153−1から153−4の各々が制御の対象とするセル10が異なる点を除き、図8に示す再構成可能集積回路と同様の構成を有する。つまり、制御メモリ153−1から153−4は、選択配線154−1から154−4の各々を介して、制御の対象となるセル10の各々に含まれるPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152の各々と接続される。また、この場合においても、制御メモリ153が制御の対象とする各々の行のセル10が有するクロスバースイッチへの入力に含まれる“0”又は“1”の出現の確率に基づいて、各々の制御メモリ153に保持される値が定められる。
FIG. 9 shows an example in which one
また、図10は、再構成可能集積回路1に含まれるセル10のうち、隣接する4つのセル10に対して1つの制御メモリ153が設けられる場合の例を示す。図10に示す再構成可能集積回路1は、制御メモリ153−1から153−4の各々が制御の対象とするセル10が異なる点を除き、図8又は図9に示す再構成可能集積回路と同様の構成を有する。つまり、制御メモリ153−1から153−4は、選択配線154−1から154−4の各々を介して、制御の対象となるセル10の各々に含まれるPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152の各々と接続される。この場合においても、制御メモリ153が制御の対象とするセル10が有するクロスバースイッチへの入力に含まれる“0”又は“1”の出現の確率に基づいて、各々の制御メモリ153に保持される値が定められる。
Further, FIG. 10 shows an example in the case where one
また、図11は、再構成可能集積回路1に含まれるセル10の全てに対して1つの制御メモリ153が設けられる場合の例を示す。制御メモリ153は、選択配線154を介して、再構成可能集積回路1に含まれる全てのセル10の各々に含まれる集積回路100のPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152の各々と接続される。つまり、全てのセル10の各々に含まれる集積回路100のPMOSトランジスタ151及びNMOSトランジスタ152は、制御メモリ153の値に基づいて開閉が制御される。この場合においては、全てのセル10に含まれるクロスバースイッチへの入力に含まれる“0”又は“1”の出現の確率に基づいて、各々の制御メモリ153に保持される値が定められる。
Further, FIG. 11 shows an example in which one
図8から図11に示す例においては、再構成可能集積回路1に含まれるセル10の数が同じであると想定すると、制御メモリ153の数が少なくなることで、制御メモリ153に要する面積が小さくなる。一方で、制御メモリ153の数が少なくなることで、リーク電流の削減の効果は小さくなる傾向にある。すなわち、リーク電流の削減と制御メモリ153の面積のオーバーヘッドとのトレードオフに応じて制御メモリ153の数や配置が定められる。また、制御メモリ153の配置は、上述した例と異なってもよい。
In the examples shown in FIGS. 8 to 11, assuming that the number of
(制御メモリの構成)
集積回路100に含まれる選択回路150の制御メモリ153として、様々な構成の回路が用いられる。図12は、制御メモリ153の構成例を示す。(Configuration of control memory)
As the
図12(1)に示す例では、制御メモリ153は、2つの抵抗変化素子1531−1及び1531−2と、バッファ1532とで構成される。
In the example shown in FIG. 12 (1), the
この例では、抵抗変化素子1531−1がオン(抵抗値が小さい状態)となり、抵抗変化素子1531−2がオフ(抵抗値が大きい状態)となる場合に、バッファ1532とグランドGNDとが電気的に接続される。この場合には、バッファ1532に値“0”が保持される。また、抵抗変化素子1531−1がオフとなり、抵抗変化素子1531−2がオンとされる場合に、バッファ1532と電源VDDとが電気的に接続される。この場合には、バッファ1532に値“1”が保持される。そして、バッファ1532に保持される値が、制御メモリ153に保持される値となる。
In this example, when resistance change element 1531-1 is turned on (state of small resistance value) and resistance change element 1531-2 is turned off (state of large resistance value),
図12(1)に示す構成の回路が用いられることで、相対的に少ない面積での制御メモリ153の実現が可能となる。しかしながら、抵抗変化素子1531−1及び1531−2の少なくとも一方がオン又はオフに固定される不良が生じた場合に、貫通電流の発生や、バッファ1532に対するフローティング問題等の不具合が生じる可能性がある。
By using the circuit having the configuration shown in FIG. 12A, the
図12(2)に示す例では、制御メモリ153は、抵抗変化素子1531と、2つのPMOSトランジスタ1533−1及び1533−2と、2つのNOTゲート1534−1及び1534−2とで構成される。PMOSトランジスタ1533−1は、プリチャージトランジスタとして用いられる。また、PMOSトランジスタ1533−2とNOTゲート1534−1によってフィードバックループが構成されて、自己保持回路として用いられる。
In the example shown in FIG. 12 (2), the
この例では、PMOSトランジスタ1533−1のゲート端子にパルス信号が印加されることで、PMOSトランジスタ1533−1とNOTゲート1534−1等とを接続する配線n1がプリチャージされる。この場合に、抵抗変化素子1531がオフ(抵抗値が大きい状態)であると想定すると、配線n1は高電位のままとなり、PMOSトランジスタ1533−2とNOTゲート1534−1にて構成される自己保持回路は“1”を保持する。その結果として、NOTゲート1534−2からの出力は“1”となる。この値が、制御メモリ153からの出力となる。
In this example, by applying a pulse signal to the gate terminal of the PMOS transistor 1533-1, the wiring n1 connecting the PMOS transistor 1533-1 and the NOT gate 1534-1 and the like is precharged. In this case, assuming that
一方、抵抗変化素子1531がオン(抵抗値が小さい状態)であると想定すると、配線n1はグランドGNDと電気的に接続されて低電位となる。その結果として、PMOSトランジスタ1533−2とNOTゲート1534−1にて構成される自己保持回路は“0”を保持する。その結果として、NOTゲート1534−2からの出力は“0”となる。
On the other hand, assuming that the
図12(2)に示す構成の回路は、図12(1)に示す構成の回路と比較すると、トランジスタ数の増加に起因して面積が大きくなる場合がある。ただし、この構成の回路は、抵抗変化素子1531にオン又はオフに固定される不良が生じた場合においても、貫通電流やフローティング等の問題は生じる可能性が小さい。したがって、図12(2)に示す構成の回路は、図12(1)に示す構成の回路と比較して安定性の高い回路となる。
The circuit of the configuration shown in FIG. 12 (2) may have a larger area due to the increase in the number of transistors as compared with the circuit of the configuration shown in FIG. 12 (1). However, in the circuit of this configuration, even when the
(実施例)
本実施形態における集積回路100に対するHSPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)シミュレーションを行った。(Example)
A simulation program with integrated circuit emphasis (HSPICE) simulation was performed on the
本実施例では、集積回路100のスイッチ140は抵抗変化素子であり、集積回路100が65nm(ナノメートル)のCMOS/抵抗変化素子ハイブリッドプロセスによって実現される場合が想定された。そして、集積回路100に含まれるクロスバースイッチの入力端子への入力に含まれる“0”又は“1”の割合に応じて、バイアス配線130に印加される電位が変更された。
In the present embodiment, it is assumed that the
具体的には、入力に含まれる“0”が50%以上の場合には、バイアス配線130はグランドGNDと電気的に接続され、低電位が印加された。また、入力に含まれる“0”が50%より小さい場合には、バイアス配線130は電源VDDと電気的に接続され、高電位が印加された。
Specifically, when “0” included in the input is 50% or more, the
比較例は、集積回路100と同様のプロセスにて実現され、バイアス配線130に印加される電位が固定されている場合が想定された。比較例(1)は、バイアス配線130が低電位に固定されている場合である。また、比較例(2)は、バイアス配線130が高電位に固定されている場合である。
The comparative example is realized by the same process as the
この場合におけるリーク電流は、図13の通りとなる。図13においては、横軸は、クロスバースイッチの入力端子への入力に含まれる“0”の割合を示す。また、縦軸は、リーク電流の大きさを示す。 The leakage current in this case is as shown in FIG. In FIG. 13, the horizontal axis shows the proportion of "0" contained in the input to the input terminal of the crossbar switch. The vertical axis shows the magnitude of the leak current.
図13に示すように、本実施形態における集積回路100は、入力に含まれる“0”が50%より小さい場合には、比較例(1)に対してリーク電流の大きさが小さくなった。また、入力に含まれる“0”が50%以上である場合には、本実施形態における集積回路100は、比較例(2)に対してリーク電流の大きさが小さくなった。すなわち、本実施形態における集積回路100は、バイアス配線130に印加される電位が固定されている場合と比較して、リーク電流が削減可能であることが示された。
As shown in FIG. 13, in the
以上のとおり、本実施形態における集積回路100は、選択回路150を備える。選択回路150は、集積回路100の要素であるクロスバースイッチに設けられたバイアス配線130に対して印加される電位を選択可能にする。つまり、選択回路150によって、クロスバースイッチの入力端子に対する入力に含まれる“0”又は“1”の割合に応じてバイアス配線130に対して印加される電位を選択するように制御が行われる。このような制御が行われることで、バイアス配線130に起因するリーク電流が削減される。
As described above, the
したがって、本実施形態における集積回路100は、消費電力の少ない集積回路となる。
Therefore, the
この発明の一部又は全部は、以下の付記のようにも表されるが、以下に限られない。 Part or all of the present invention is also expressed as the following appendices, but is not limited to the following.
(付記1)
それぞれの一端が入力端子として用いられる複数の第一の配線と、
それぞれの一端が出力端子として用いられ、かつ、それぞれが前記第一の配線の各々と接続される複数の第二の配線と、
前記第二の配線の各々と接続され、かつ、電源又はグランドと接続されるバイアス配線と、
前記第一の配線又は前記バイアス配線と、前記第2の配線とを接続する複数のスイッチと、
前記バイアス配線と、前記電源又は前記グランドのいずれかとの電気的な接続を選択する選択回路とを備える集積回路。(Supplementary Note 1)
A plurality of first wires each end of which is used as an input terminal;
A plurality of second wires each having one end used as an output terminal and each connected to each of the first wires;
A bias line connected to each of the second lines and connected to a power supply or a ground;
A plurality of switches connecting the first wiring or the bias wiring and the second wiring;
An integrated circuit comprising: the bias wiring; and a selection circuit that selects an electrical connection with either the power supply or the ground.
(付記2)
前記スイッチは抵抗変化素子である、付記1に記載の集積回路。(Supplementary Note 2)
The integrated circuit according to
(付記3)
前記選択回路は、前記入力端子への入力される値に応じて、前記バイアス配線が前記電源又は前記グランドのいずれかに電気的に接続されるかを選択する、付記1又は2に記載の集積回路。(Supplementary Note 3)
The integration according to
(付記4)
前記選択回路は、前記入力端子へ入力される値に0が多い場合に前記バイアス配線を前記グランドと電気的に接続し、前記入力端子へ入力される値に1が多い場合に前記バイアス配線を前記電源と接続するように選択する、付記1から3のいずれか一項に記載の集積回路。(Supplementary Note 4)
The selection circuit electrically connects the bias wiring to the ground when the value input to the input terminal is more than 0, and the bias wiring is connected when the value input to the input terminal is more than 1 15. The integrated circuit of any one of
(付記5)
前記選択回路は、前記バイアス配線と、電源又はグランドのいずれかとを電気的に接続する選択スイッチと、前記選択スイッチの開閉を制御する制御メモリとを有する、付記1から4のいずれか一項に記載の集積回路。(Supplementary Note 5)
The selection circuit according to any one of
(付記6)
前記選択スイッチは、前記バイアス配線と前記電源とを接続するPMOSトランジスタと、前記バイアス配線と前記グランドとを接続するNMOSトランジスタとを有する、付記1から5のいずれか一項に記載の集積回路。(Supplementary Note 6)
10. The integrated circuit according to any one of
(付記7)
前記制御メモリは、一端が前記グランドに接続された第1の抵抗変化素子と、一端が前記電源に接続され、他端が前記第1の抵抗変化素子と接続される第2の抵抗変化素子と、一端が前記第1の抵抗変化素子と前記第2の抵抗変化素子とを接続する配線に接続されるバッファとを有する、付記1から6のいずれか一項に記載の集積回路。(Appendix 7)
The control memory includes a first resistance change element having one end connected to the ground, and a second resistance change element having one end connected to the power supply and the other end connected to the first resistance change element. 15. The integrated circuit according to any one of
(付記8)
前記制御メモリは、一端が前記電源に接続された第1のPMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタと、一端が前記電源に接続され、他端が前記第1のPMOSトランジスタに接続される第2のPMOSトランジスタと、
入力が前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとを接続する配線に接続され、出力が前記第2のPMOSトランジスタのゲート端子へ接続される第1のNOTゲートと、
入力が前記第1のNOTゲートの出力に接続される第2のNOTゲートと、
一端が前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとを接続する配線に接続され、他端が前記グランドへ接続される抵抗変化素子とを有する、付記1から6のいずれか一項に記載の集積回路。(Supplementary Note 8)
The control memory includes a first PMOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor having one end connected to the power supply, and a second PMOS connected at one end to the power supply and the other end connected to the first PMOS transistor. A transistor,
A first NOT gate whose input is connected to a line connecting the first PMOS transistor and the second PMOS transistor, and whose output is connected to the gate terminal of the second PMOS transistor;
A second NOT gate whose input is connected to the output of the first NOT gate;
In any one of
(付記9)
アレイ状に配列された複数のセル回路を備え、
前記複数のセル回路の各々は、
付記1から8のいずれか一項に記載の集積回路と、
前記集積回路の前記出力端子と接続され、少なくともLUT(Look Up Table)及びフリップフロップを有するロジックブロックと
を備える再構成可能集積回路。(Appendix 9)
Comprising a plurality of cell circuits arranged in an array;
Each of the plurality of cell circuits is
An integrated circuit according to any one of
A reconfigurable integrated circuit comprising: a logic block connected to the output terminal of the integrated circuit and having at least a look up table (LUT) and a flip flop.
(付記10)
複数のセル回路と、少なくとも1つの制御メモリとを備え、
前記複数のセル回路の各々は、
それぞれの一端が入力端子として用いられる複数の第一の配線を含む第一の配線と、
それぞれの一端が出力端子として用いられ、かつ、それぞれが前記第一の配線の各々と接続される複数の第二の配線と、
前記第二の配線の各々と接続され、かつ、電源又はグランドと接続されるバイアス配線と、
前記第一の配線又は前記バイアス配線と、前記第2の配線とを接続する複数のスイッチと、
前記バイアス配線と、電源又はグランドのいずれかとを電気的に接続する選択スイッチと、
前記集積回路の前記出力端子と接続され、少なくともLUT(Look Up Table)及びフリップフロップを有するロジックブロックとを有し、
前記制御メモリの各々は、少なくとも1つの前記セル回路が有する前記選択スイッチの開閉を制御する、
再構成可能集積回路。(Supplementary Note 10)
A plurality of cell circuits and at least one control memory;
Each of the plurality of cell circuits is
A first wire including a plurality of first wires each end of which is used as an input terminal;
A plurality of second wires each having one end used as an output terminal and each connected to each of the first wires;
A bias line connected to each of the second lines and connected to a power supply or a ground;
A plurality of switches connecting the first wiring or the bias wiring and the second wiring;
A selection switch electrically connecting the bias wiring to either the power supply or the ground;
A logic block connected to the output terminal of the integrated circuit and having at least a look up table (LUT) and a flip flop;
Each of the control memories controls the opening and closing of the selection switch included in at least one of the cell circuits.
Reconfigurable integrated circuit.
(付記11)
付記9又は10に記載の再構成可能集積回路が備える選択回路が、前記バイアス配線と前記電源又は前記グランドのいずれとの電気的な接続を選択するかを決定する決定方法であって、
前記再構成可能集積回路にて実現される回路のシミュレーションを実行し、
前記シミュレーションの結果に基づいて、前記再構成可能集積回路が備える前記入力端子の各々に入力される値に含まれる0又は1の出現の確率を特定し、
特定した前記確率に基づいて、前記選択回路が前記電源又は前記グランドのいずれとの電気的な接続を選択するかを決定する
決定方法。(Supplementary Note 11)
A determination method for determining whether the selection circuit included in the reconfigurable integrated circuit according to
Execute a simulation of the circuit realized by the reconfigurable integrated circuit,
Based on the result of the simulation, the probability of occurrence of 0 or 1 included in the value input to each of the input terminals provided in the reconfigurable integrated circuit is identified,
Determining whether the selection circuit selects an electrical connection with the power supply or the ground based on the identified probability.
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施形態における構成は、本発明のスコープを逸脱しない限りにおいて、互いに組み合わせることが可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to embodiment, this invention is not limited to the said embodiment. Various modifications that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. Further, the configurations in each embodiment can be combined with each other without departing from the scope of the present invention.
この出願は、2016年9月16日に出願された日本出願特願2016−181942を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-181942 filed on Sep. 16, 2016, the entire disclosure of which is incorporated herein.
1 再構成可能集積回路
10 セル
11 ルーティングブロック
12 ロジックブロック
100 集積回路
110 第一の配線
120 第二の配線
130 バイアス配線
140 スイッチ
141 抵抗変化素子
150 選択回路
151 PMOSトランジスタ
152 NMOSトランジスタ
153 制御メモリ
1531 抵抗変化素子
1532 バッファ
1533 PMOSトランジスタ
1534 NOTゲート
154 選択配線
Claims (11)
それぞれの一端が出力端子として用いられ、かつ、それぞれが前記第一の配線の各々と接続される複数の第二の配線と、
前記第二の配線の各々と接続され、かつ、電源又はグランドと接続されるバイアス配線と、
前記第一の配線又は前記バイアス配線と、前記第二の配線とを接続する複数のスイッチと、
前記バイアス配線と、前記電源又は前記グランドのいずれかとの電気的な接続を選択する選択回路とを備える集積回路。A plurality of first wires each end of which is used as an input terminal;
A plurality of second wires each having one end used as an output terminal and each connected to each of the first wires;
A bias line connected to each of the second lines and connected to a power supply or a ground;
A plurality of switches connecting the first wiring or the bias wiring to the second wiring;
An integrated circuit comprising: the bias wiring; and a selection circuit that selects an electrical connection with either the power supply or the ground.
入力が前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとを接続する配線に接続され、出力が前記第2のPMOSトランジスタのゲート端子へ接続される第1のNOTゲートと、
入力が前記第1のNOTゲートの出力に接続される第2のNOTゲートと、
一端が前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとを接続する配線に接続され、他端が前記グランドへ接続される抵抗変化素子とを有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の集積回路。The control memory includes a first PMOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor having one end connected to the power supply, and a second PMOS connected at one end to the power supply and the other end connected to the first PMOS transistor. A transistor,
A first NOT gate whose input is connected to a line connecting the first PMOS transistor and the second PMOS transistor, and whose output is connected to the gate terminal of the second PMOS transistor;
A second NOT gate whose input is connected to the output of the first NOT gate;
The resistance change element according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a resistance change element having one end connected to a wire connecting the first PMOS transistor and the second PMOS transistor and the other end connected to the ground. Integrated circuit as described in.
前記複数のセル回路の各々は、
請求項1から8のいずれか一項に記載の集積回路と、
前記集積回路の前記出力端子と接続され、少なくともLUT(Look Up Table)及びフリップフロップを有するロジックブロックと
を備える再構成可能集積回路。Comprising a plurality of cell circuits arranged in an array;
Each of the plurality of cell circuits is
An integrated circuit according to any one of claims 1 to 8;
A reconfigurable integrated circuit comprising: a logic block connected to the output terminal of the integrated circuit and having at least a look up table (LUT) and a flip flop.
前記複数のセル回路の各々は、
それぞれの一端が入力端子として用いられる複数の第一の配線を含む第一の配線と、
それぞれの一端が出力端子として用いられ、かつ、それぞれが前記第一の配線の各々と接続される複数の第二の配線と、
前記第二の配線の各々と接続され、かつ、電源又はグランドと接続されるバイアス配線と、
前記第一の配線又は前記バイアス配線と、前記第二の配線とを接続する複数のスイッチと、
前記バイアス配線と、電源又はグランドのいずれかとを電気的に接続する選択スイッチと、
前記集積回路の前記出力端子と接続され、少なくともLUT(Look Up Table)及びフリップフロップを有するロジックブロックとを有し、
前記制御メモリの各々は、少なくとも1つの前記セル回路が有する前記選択スイッチの開閉を制御する、
再構成可能集積回路。A plurality of cell circuits and at least one control memory;
Each of the plurality of cell circuits is
A first wire including a plurality of first wires each end of which is used as an input terminal;
A plurality of second wires each having one end used as an output terminal and each connected to each of the first wires;
A bias line connected to each of the second lines and connected to a power supply or a ground;
A plurality of switches connecting the first wiring or the bias wiring to the second wiring;
A selection switch electrically connecting the bias wiring to either the power supply or the ground;
A logic block connected to the output terminal of the integrated circuit and having at least a look up table (LUT) and a flip flop;
Each of the control memories controls the opening and closing of the selection switch included in at least one of the cell circuits.
Reconfigurable integrated circuit.
前記再構成可能集積回路にて実現される回路のシミュレーションを実行し、
前記シミュレーションの結果に基づいて、前記再構成可能集積回路が備える前記入力端子の各々に入力される値に含まれる0又は1の出現の確率を特定し、
特定した前記確率に基づいて、前記選択回路が前記電源又は前記グランドのいずれとの電気的な接続を選択するかを決定する
決定方法。A method of determining whether the selection circuit provided in the reconfigurable integrated circuit according to claim 9 or 10 selects an electrical connection between the bias wiring and the power supply or the ground.
Execute a simulation of the circuit realized by the reconfigurable integrated circuit,
Based on the result of the simulation, the probability of occurrence of 0 or 1 included in the value input to each of the input terminals provided in the reconfigurable integrated circuit is identified,
Determining whether the selection circuit selects an electrical connection with the power supply or the ground based on the identified probability.
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